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mosfet管,mosfet管驅動電路基礎總結大全

信息來源:本站 日期:2017-10-02 

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簡介:

關于MOSFET很多人都不了解,這次小編再帶大家認真梳理一下,或許關于您的學問系統更加全面。下面是對MOSFET及MOSFET驅動電路根底的一點總結,其中參考了一些材料。

在運用MOS管設計開關電源或者馬達驅動電路的時分,大部人都會思索MOS的導通電阻,最大電壓等,最大電流等,也有很多人僅僅思索這些要素。這樣的電路或許是能夠工作的,但並不是優秀的,作爲正式的産品設計也是不允許的。



1.MOS管種類的結

MOSFET管是FET的一種(另一種是JFET),被制造成增強型或耗盡型,P溝道或N溝道共4品種型,但實踐應用的只要加強型的N溝道MOS管和加強型的P溝道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。右圖是這兩種MOS管的符號。

mosfet管

至于爲什麽不運用耗盡型的MOS管,不倡議尋根究底。


關于這兩種加強型MOS管,比較常用的是NMOS。緣由是導通電阻小且容易制造。所以開關電源和馬達驅動的應用中,普通都用NMOS。下面的引見中,也多以NMOS爲主。

在MOS管原理图上能够看到,漏极和源极,之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱動理性负载,这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。下图是MOS管的结構图,通常的原理图中都画成右图所示的样子。 (栅极维护用二极管有时不画)

mosfet管

MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在,如右圖所示。這不是我們需求的,而是由于制造工藝限制産生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時分要費事一些,但沒有方法防止,在MOS管的驅動電路設計時再細致引見。


2.MOS管驅

跟雙極性晶體管相比,普通以爲使MOS管導通不需求電流,只需GS電壓高于一定的值,就能夠了。這個很容易做到,但是,我們還需求速度。


在MOS管的構造中能够看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱動,实践上就是对电容的充放电。对电容的充电需求一个电流,由于对电容充电霎时能够把电容看成短路,所以霎时电流会比拟大。选择/设计MOS管驱動时第一要留意的是可提供霎时短路电流的大小。


第二留意的是,普遍用于高端驱動的NMOS,导通时需求是栅极电压大于源极电压。而高端驱動的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。假如在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要特地的升压电路了。很多马达驱動器都集成了电荷泵,要留意的是应该选择适宜的外接电容,以得到足够的短路电流去驱動MOS管。


上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導通電壓,設計時當然需求有一定的余量。而且電壓越高,導通速度越快,導通電阻也越小。如今也有導通電壓更小的MOS管用在不同的範疇裏,但在12V汽車電子系統裏,普通4V導通就夠用了。


MOS管的驱動电路及其损失,能够参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFET。讲述得很细致,所以不打算多写了。



3、MOS管導通特性

導通的意義是作爲開關,相當于開關閉合。


NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,合适用于源极接地时的状况(低端驱動),只需栅极电压到达4V或10V就能够了。


PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,运用与源极接VCC时的状况(高端驱動)。但是,固然PMOS能够很便当地用作高端驱動,但由于导通电阻大,价钱贵,交换品种少等缘由,在高端驱動中,通常还是运用NMOS。


右圖是瑞薩2SK3418的Vgs電壓和Vds電壓的關系圖。能夠看出小電流時,Vgs到達4V,DS間壓降曾經很小,能夠認爲導通。


mosfet管


4、MOS開關管損失

不論是NMOS還是PMOS,導通後都有導通電阻存在,因此在DS間流過電流的同時,兩端還會有電壓(如2SK3418特性圖所示),這樣電流就會在這個電阻上耗費能量,這局部耗費的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。如今的小功率MOS管導通電阻普通在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。


MOS在導通和截止的時分,一定不是在霎時完成的。MOS兩端的電壓有一個降落的過程,流過的電流有一個上升的過程,在這段時間內,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多,而且開關頻率越快,損失也越大。


下圖是MOS管導通時的波形。能夠看出,導通霎時電壓和電流的乘積很大,形成的損失也就很大。降低開關時間,能夠減小每次導通時的損失;降低開關頻率,能夠減小單位時間內的開關次數。這兩種方法都能夠減小開關損失。

mosfet管


5、MOS管應用電路

MOS管最显著的特性是开关特性好,所以被普遍应用在需求电子开关的电路中,常见的如开关电源和马达驱動,也有照明调光。这三种应用在各个范畴都有细致的引见,这里就不多写了。

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